Устройство для определения зависимости тангенса угла диэлектрических потерь композиционных материалов от частоты электрического поля

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ОТ ЧАСТОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Зубко Денис Васильевич Зубко Василий Иванович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для определения зависимости тангенса угла диэлектрических потерь композиционных материалов от частоты электрического поля, состоящее из двух дисковых электродов, микрометрического устройства со встроенным микровинтом, соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом, съемных контактов, отличающееся тем, что дополнительно содержит цифровой измеритель иммитанса. 103342014.10.30 Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к электрическим измерениям, и может быть использована для автоматического определения зависимости тангенса угла диэлектрических потерь композиционных материалов от частоты электрического поля в различных областях промышленности. Известны устройства для контроля диэлектрических свойств материалов 1, 2, содержащие высокопотенциальные электроды, переключаемый и низкопотенциальный электроды, которые закреплены на изоляционном основании, служащем одновременно рукояткой конденсатора. Основным недостатком этих устройств является низкая точность измерения диэлектрических свойств материалов, связанная с необеспечением однородного постоянного электрического поля в объеме контролируемого материала, одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала. Наиболее близким по конструкции и принципу действия к заявляемому устройству является устройство для измерения электрических свойств полимерных композиций 3,состоящее из двух дисковых электродов, микрометрического устройства со встроенным микровинтом, соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом, фторопластовой прокладки, основания и съемных контактов. Основной недостаток данного устройства связан с невозможностью контроля тангенса угла диэлектрических потерь композиционных материалов от частоты электрического поля. Погрешность, связанная с указанным фактором, никак не учитывается и, таким образом, вносит существенный вклад в точность определения тангенса угла диэлектрических потерь композиционных материалов от частоты электрического поля. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности и расширение диапазона определения тангенса угла диэлектрических потерь композиционных материалов за счет контроля частоты электрического поля в интервале частот 102-106 Гц, обеспечения однородного электрического поля в объеме композиционного материала, одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала. Поставленная задача решается тем, что устройство для определения зависимости тангенса угла диэлектрических потерь композиционных материалов, состоящее из двух дисковых электродов, микрометрического устройства со встроенным микровинтом, соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом, съемных контактов, дополнительно содержит цифровой измеритель иммитанса. Технический результат достигается за счет контроля частоты электрического поля,обеспечения однородного электрического поля в объеме композиционного материала,одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала. В результате применения предлагаемого устройства становится возможным повысить точность и расширить диапазон определения тангенса угла диэлектрических потерь композиционного материала за счет контроля частоты электрического поля в интервале частот 102-106 Гц, обеспечения однородного электрического поля в объеме композиционного материала, одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала. Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, 2. На фиг. 1 схематично изображено устройство для определения зависимости тангенса угла диэлектрических потерь композиционных материалов от частоты электрического поля. На фиг. 2 приведен пример реализации устройства для определения зависимости тангенса угла диэлектрических потерь композиционного материала на основе вторичного полиэтилена от частоты электрического поля при различных отношениях резиновой крошки 103342014.10.30 Устройство включает в себя микрометрическое устройство со встроенным микровинтом 1, соединенным с подвижным верхним дисковым электродом 2, симметрично расположенным с неподвижным нижним электродом 2, рабочие поверхности которых отшлифованы, отполированы, хромированы и притерты друг к другу, композиционный материал 3,съемные контакты 4, 5 устройства, цифровой измеритель 6 иммитанса 7-20. Устройство работает следующим образом. Пластину из композиционного материала 3 помещают в центре на нижний неподвижный дисковый электрод 2. Вращением микровинта 1 приближают верхний подвижный дисковый электрод 2 к поверхности пластины материала 3 до срабатывания трещотки. Цифровой измеритель 6 иммитанса 7-20 подсоединяют к съемным контактам 4, 5 устройства и измеряют электропроводимостьячейки с пластиной композиционного материала, электроемкости 2, 1 ячейки с пластиной и без нее соответственно. Относительная диэлектрическая проницаемость композиционного материала вычисляется по формуле 121,(1) 0 где 2, 1 - электроемкости ячейки с пластиной и без нее соответственно 0 - рабочая емкость ячейки. Рабочая емкость ячейки (0) с учетом краевого эффекта электрического поля в интервале частот 102-106 Гц вычисляется по формуле 2 01 где 1 и 2 - измеренные емкости рабочего объема ячейки с двумя эталонными пластинами соответственно 1 и 2 - известные диэлектрические проницаемости двух эталонных пластин соответственно. Тангенс угла диэлектрических потерь композиционного материала вычисляется по формуле,(3)0 где- электропроводимость композиционного материала, Ом-127 - круговая (циклическая) частота. Примеры реализации устройства для определения тангенса угла диэлектрических потерь композиционного материала на основе вторичного полиэтилена. Пример 1. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 102 Гц отношение РК/ВПЭ 3 01,9810-12 Ф 210710-12 Ф 15,3410-12 Ф 4,8 10-8 Ом-152,30,738. Пример 2. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 106 Гц отношение РК/ВПЭ 3. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1.0,24. Пример 3. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 102 Гц отношение РК/ВПЭ 1. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1.0,22. Пример 4. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 106 Гц отношение РК/ВПЭ 1. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1.0,12. 103342014.10.30 Пример 5. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена 20 С 102 Гц отношение РК/ВПЭ 0,33. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1.0,10. Пример 6. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена 20 С 106 Гц отношение РК/ВПЭ 0,33. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1.0,040. Вычисленная погрешность определения относительной диэлектрической проницаемости композиционного материала на основе вторичного полиэтилена составляет примерно 1,9 . Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет существенно повысить точность и расширить диапазон определения тангенса угла диэлектрических потерь композиционного материала в интервале частот 102-106 Гц, обеспечить однородное электрическое поле в объеме композиционного материала, одинаковую силу прижатия и одинаковые условия прилегания электродов к поверхности материала. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4